谐波治理及无功功率补偿

关于谐波在理想状态下，电网中的电流和电压都是纯粹的正统波。近年来，随着电力电子设备的广泛应用，使电网运行中的谐波分量急剧增加，从而严重影响了电能质量，危及用电安全，造成能源浪费。谐波是对周期性非正弦电量进行傅立叶分解，得到一系列不同频率的分量，其中大于基波频率的部分称为谐波，谐波频率与基波频率的比值称为谐波次数。当正弦基波电压施加于非线性设备时，产生的电流与施加的电压波形不同，电流发生了畸变，即产生了谐波。由于负荷与电网连接，谐波电流注入电网，这些设备就成为电网中的谐波源。

电网中的谐波源主要分为两类：含半导体的非线性元件，如各种整流设备、变流器、变频器等节能和控制用电力电子设备；含电弧和铁磁非线性设备的谐波源，如日光灯、交流电弧炉、变压器和铁磁谐振设备等。

目前，一般民用电网中主要产生3次、5次谐波；而工矿企业中则以5次、7次、11次谐波为主。

在含有谐波的电网中测量，我们发现在功率S与有功功率P和无功功率Q之间的关系是：S>P+Q，余下的功率就是畸变功率C；这样，视在功率就成为三个功率向量之和，即：S=P+Q+C。畸变功率具有无功功率的性质，因此，谐波电流的存在可看作无功功率的增加。它的存在会增加线路和变压器的铜损耗，并使电网的功率因数降低。

例如，半导体材料生产设备产生的高次谐波电流可以达到50Hz基波的电流的60~90%，大大增加能耗和对电网的污染。在大型商业建筑中，由于大量使用节能射灯，高次谐波电流达基波电流的40%，造成功率因数补偿柜补偿电容大量损耗。

谐波的危害目前，谐波和电磁干扰、功率因数降低并列为电力系统的三大公害。

1． 对变压器而言，谐波电流可导致铜损和杂散铜损增加，谐波电压则会增加铁损。与纯正基本波运行的正弦电流和电压相比较，谐波对变压器的整体影响是温升较高。必须注意的是：这些由谐波所引起的额外损失将与电流和频率的平方成比例上升，进而导致变压器的基波负载容量下降。而且谐波也会导致变压器噪声增加。

2． 电力电缆在导体中非正弦波电流所产生的热量与具有相同均方根什的纯正弦波电流相比较，则非正弦波会有较高的热量。该额外温升是由众所周知的趋肤效应和邻近效应所引起的，而这两种现象取决于频率及导体的尺寸和间隔。这两种效应如同增加导体交流电阻，进而导致12Rac损耗增加。

3． 电动机谐波对电动机的主要影响是引起附加损耗，其次是产生机械振动、噪声和谐波过电压。当电动机的谐波电流增大时，电动机的磁饱和程度增加，其所引起的电动机的附加损耗和发热的增加，要比单纯由基波本身引起的损耗和发热大得多。对于旋转电动机设备，与正弦磁化相比，谐波会增加噪音量。像五次和七次这种谐波源，在电动机负载系统上，可产生六次谐波频率的机械振动。机械振动是由振动的扭矩引起的，而扭矩的振动则是由谐波电流和基波频率磁场所造成的，如果机械谐振频率与电器励磁频率重合，会发生共振而产生很高的机械应力，导致机械损坏的危险。

4． 开关像其它设备一样，谐波电流会引起开关之外额外温升并使基波电流负载能力降低。温升的提高对某些绝缘组件而言会降低其使用寿命。

5． 电子设备计算机及部分电子设备，如可编程控制器（PLC），通常要求

总谐波电压畸变率（THD）小于5%，且个别谐波电压畸变率低于3%，较高的畸变量可导致控制设备误动作，进而造成生产或运行中断，导致较大的经济损失。

综上所述，治理电网污染，抑制、吸收高次谐波势在必行。 DFC-T系列谐波治理及无功功率补偿装置我公司制造的DFC系列谐波治理及无功功率补偿装置采用了先进的设计理念和工艺保证，适用于各种不同的工作环境，运行效果良好，得到用户的一致认同。

1. 系统图 谐波滤波器阻止用户设备产生的高次谐波流入电网或电网中高次谐波流入用户设备。投切设备可分为三种类型 a 交流接触器。 b 双向可控硅，可实现过零投入，零电流切开。 c a和b的组合，提高工作的可靠性和投切的速度。 n次谐波吸收装置由三相电抗器和三相电容组合的某次特定谐波的吸收槽路，n次谐波频率的交流阻抗，吸收n次谐波的一定量的功率。测量及控制器用高次谐波电压、电流、无功功率测量技术来判别应投入哪个高次谐波吸收装置，投多少，切多少（由自主设计专用电路和专用软件）。

2. 技术特点： 根据高次谐波电压量、电流量和无功功率量综合调节吸收槽路的投切，更为合理。 三相补偿谐波电流和无功电流。高动态响应，保持功率因数在0.95以上。增加配电变压器和馈电线路的承载率。消除不平衡负载引起的电压不对称。抑制冲击电流、电压波动和电压闪变可根据实际需求，灵活组态。 3. 主要参数额定电压：400V 额定容量：20~600Kvar 相数和频率：单相或三相，50Hz 环境温度：-10℃~45℃ 环境湿度：≤85% 海拔高度：≤2000m 电力滤波无功补偿装置的应用 电弧炉在熔化期会产生电弧截断及短路现象，导致导致各相电流不平衡、电压闪变、功率因数低，并产生2-7次高次谐波，严重影响电网电能质量。 为电力机车供电的牵引变压器为6脉动或12脉动整流器，产生5、7、11、13次高次谐波，多变的负荷随时对电网造成冲击。

应用于港口、煤矿的大型提升机为强冲击性负荷，负荷变化快，变化量大，提升时电流瞬间加到满载，其余时间则近乎空载。且为其供电的整流器为典型谐波源，对电网造成影响。 电解槽由整流变压器供电，工作电流很大，整流器会产生5、7、11、13次高次谐波，影响电能质量 35、110kV供电电网一般配有固定电容器进行无功补偿，由于电容器容量固定，当用电高峰时会导致功率因数下降，用电低谷时则会出现无功反送的情况。 冶金行业轧钢机采用交流调速电机或直流电机传动的轧机可以引起电网电压波动，由于存在整流器，还会产生5、7、11、13、23、25次高次谐波，影响电能质量。 钻井平台一般为6脉地动整流器供电，5、7、11、13次谐波较为严重，使系统内电流增大，工作效率低，发电机投入量大，开采成本明显提高。 汽车生产线的传动装置、电焊、喷漆等装置一般由脉动或者说2脉动整流器供电，产生5、7、11、13、23、25次谐波，同时引起电网电压波动。 高频焊机为典型整流-逆变装置，产生的高次谐波数为5、7、11、13、23、25等，严重影响电网电能质量。 智能大厦、大型市场、写字楼大量的荧光灯、投射灯、电脑、电梯等用电设备可以引起电压波形严重畸变，影响电能质量。